CN107689436A - 一种均衡加热散热的电池箱及电池箱的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均衡加热散热的电池箱及电池箱的控制方法。该电池箱包括箱体和控制器；箱体包括电池组、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，电池组包括至少一个电池单体，温度传感器设置在电池单体上，电池组与外壳的内壁之间设置有多个加热板，外壳的一侧设置有排气风扇，外壳上与设置所述排气风扇的一侧相对的另一侧设置进气风扇；控制器与电池组、加热板、排气风扇以及进气风扇连接。该电池箱不仅能够迅速且均衡地加热电池组，提高加热效率，在寒冷低温的环境下，大大提升整个电池系统的性能，并且能够使电池组均衡散热，大大提高散热性能和散热效率。

Description

一种均衡加热散热的电池箱及电池箱的控制方法

技术领域

本发明涉及电池箱技术领域，特别是涉及一种均衡加热散热的电池箱及电池箱的控制方法。

背景技术

电池箱作为电动汽车的动力来源，其性能的好坏直接影响着电动汽车的整体性能。其主要表现在：第一，电池箱中动力电池组在充放电时，会产生大量的热量，而由于车辆空间有限，电池箱内动力电池组紧密排列，散热不及时会导致电池箱内部的热量堆积，温度过高时会严重影响电池的性能，甚至会直接导致电池失效；第二，电池箱中电池的位置不同，散热条件也不同，这样导致动力电池组中出现不同程度的温差，而局部温度较高的电池老化较快，长时间运行将会破坏电池组的一致性，最终使电池组整体性能下降，寿命缩短；第三，电池在低温的环境中，其放电性能差。因此，通过对电池箱的温度进行控制来提高电池箱的性能变得尤其重要。

目前，为了提高电池组的性能，通常采用不同的散热方式实现对电池箱温度的控制，主要的散热方式有风冷、液冷和相变材料冷却。空气冷却只在电池箱的进风口或者出风口安装风扇，通过气体流动降低电池温度，其散热性能欠佳；液体冷却需要在电池箱的内部布置冷却液管路，结构较为复杂，并需要严格要求管路的密封性；相变材料冷却中相变材料的选取以及结构的设计都较为复杂，并且散热能力有限。现有的对电池箱温度控制的方式虽然能够在一定程度上提高电池组的性能，但是其散热性能和散热效率都较低，散热的均衡性差，并且在低温的环境中，缺乏加热系统，无法对电池进行预热，导致温度控制效果不佳。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够均衡加热散热的电池箱及电池箱的控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电池箱，所述电池箱包括箱体和控制器；所述箱体包括电池组、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，所述电池组包括至少一个电池单体，所述温度传感器设置在所述电池单体上，所述电池组与所述外壳的内壁之间设置有多个所述加热板，所述外壳的一侧设置有所述排气风扇，所述外壳上与设置所述排气风扇的一侧相对的另一侧设置所述进气风扇；所述控制器与所述电池组、所述加热板、所述排气风扇以及所述进气风扇连接，用于获取所述电池组中每个电池单体的温度和电池箱所处环境的温度，并依据获取到的温度，控制所述加热板进行加热和/或控制所述排气风扇、所述进气风扇进行散热。

可选的，所述箱体还包括多个电池仓，所述电池仓内设置所述电池组，所述电池仓为镂空结构。

可选的，所述外壳包括上壳体、下壳体和四个侧壳体，所述上壳体的内壁与所述电池仓之间设置六个所述加热板，所述下壳体与所述电池仓之间设置六个所述加热板，任意一个所述侧壳体上设置所述排气风扇，与设置所述排气风扇的侧壳体相对的另一侧壳体上设置所述进气风扇，设置所述排气风扇的侧壳体的内壁与所述电池仓之间设置两个加热板，设置所述进气风扇的侧壳体的内壁与所述电池仓之间设置两个加热板，与设置所述排气风扇的侧壳体相邻的两个侧壳体的内壁与电池仓之间均设置三个加热板。

可选的，所述电池仓与所述外壳之间设置多个支撑柱。

可选的，相邻两个所述电池仓之间设置电池仓分割层，所述电池仓分割层为镂空结构。

可选的，所述加热板与所述外壳的内壁之间设置有保温层。

可选的，所述排气风扇为一个，所述进气风扇为五个。

一种电池箱的控制方法，所述电池箱包括箱体和控制器，所述箱体包括电池组、电池仓、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，所述控制方法，具体包括：所述控制器获取所述温度传感器采集到的任意一个电池单体的温度；依据所述温度，控制电池箱的工作模式。

可选的，所述依据所述温度，控制电池箱的工作模式，具体包括：当所述控制器获取到的所述电池组内任意一个电池单体的温度大于或等于60℃时，所述控制器控制所述排气风扇和所述进气风扇进行散热；当所述控制器获取到的所述电池组内任意两个电池单体的温差大于或等于5℃时，所述控制器控制所述加热板进行加热；当所述控制器获取到的所述电池组内任意一个电池单体的温度小于60℃且所述电池组内任意两个电池单体的温差均小于5℃时，所述控制器控制所述排气风扇、所述进气风扇和所述加热板停止工作。

可选的，所述当所述控制器获取到的所述电池组内任意两个电池单体的温差大于5℃时，所述控制器控制所述加热板进行加热，具体包括：当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度大于或等于45℃时，所述控制器控制所述排气风扇和所述进气风扇进行散热，并控制所述加热板只对温度最低的电池单体进行加热；当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度小于或等于5℃时，所述控制器控制所述加热板对除温度最高的电池单体以外的电池单体进行加热；当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度大于5℃且小于45℃时，所述控制器控制所述加热板只对温度最低的电池单体进行加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种均衡加热散热的电池箱，所述电池箱包括控制器、电池组、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，在电池组与外壳的内壁之间设置多个加热板，能够迅速且均衡地加热电池组，提高加热效率，在寒冷低温的环境下，大大提升整个电池系统的性能；在电池箱的进口设置进气风扇，在电池箱的出口设置排气风扇，能够使电池组均衡散热，大大提高散热性能和散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱的结构图；

图2为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中电池仓的结构图；

图3为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中支撑柱的局部布置图；

图4为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中电池仓分割层的结构图；

图5为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中加热板的布置图；

图6为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中电池仓分割层的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱的结构图。

参见图1，实施例的均衡加热散热的电池箱包括箱体和控制器；所述箱体包括电池组1、电池仓2、温度传感器、加热板、排气风扇3、进气风扇4和外壳；所述箱体包括至少一组电池组1，所述电池组1包括至少一个电池单体，所述温度传感器设置在所述电池单体上；每个所述电池仓2内设置一组所述电池组1，图2为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中电池仓的结构图，参见图2，所述电池仓2为镂空结构，镂空结构的散热通道，能够加快散热速度，有利于电池箱均衡散热；图3为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中支撑柱的局部布置图，参见图3，所述电池仓2与所述外壳之间设置多个支撑柱5，所述支撑柱5为复合材料支撑柱，复合材料支撑柱重量小，刚度大，能够满足电池的抗震和抗挤压性能要求，当发生碰撞时，支撑柱5可以有支撑保护作用，电池更安全；相邻两个所述电池仓2之间设置电池仓分割层6，所述电池仓分割层6为镂空结构；所述电池组1与所述外壳的内壁之间设置有多个所述加热板，所述加热板与所述外壳的内壁之间设置有保温层；所述外壳的一侧设置有所述排气风扇3，所述外壳上与设置所述排气风扇3的一侧相对的另一侧设置所述进气风扇4，图4为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中排气风扇和进气风扇的布置图，如图4(a)所示，所述排气风扇3为一个大风扇，用于抽出电池内部的有害气体，如图4(b)所示，所述进气风扇4为五个各自独立开启的小风扇，用于对电池箱送风，所述排气风扇3和所述进气风扇4相互配合，能够形成稳定的气体流场，使电池箱能够均衡散热，并且所述排气风扇3与所述进气风扇4是独立供电和控制的，与动力电池不会发生干涉，避免了由于动力电池的故障，导致排气风扇3与进气风扇4出现故障，进而保证了均衡散热的有效性；所述控制器设置在所述箱体上，所述控制器与所述电池组1、所述加热板、所述排气风扇3以及所述进气风扇4连接，用于获取所述电池组1中每个电池单体的温度和电池箱所处环境的温度，并依据获取到的温度，控制所述加热板进行加热和/或控制所述排气风扇3、所述进气风扇4进行散热。

所述外壳包括上壳体7、下壳体和四个侧壳体，图5为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中加热板的布置图，图5(a)为俯视图，图5(b)为轴测图，参见图5(a)，所述上壳体7的内壁与所述电池仓2之间设置六个加热板8，所述下壳体与所述电池仓2之间设置六个加热板8，参见图5(b)，设置所述排气风扇3和设置所述进气风扇4的侧壳体的内壁与所述电池仓2之间分别设置两个加热板8(图中未完全示出)，与设置所述排气风扇3侧壳体相邻的两个侧壳体的内壁与电池仓2之间均设置三个加热板8(图中未完全示出)。本实施例中，在电池箱的上下左右前后六个方向同时多点布置共22个加热板，不仅能够均衡加热电池箱，提高温度的一致性，还能迅速加热电池模块，提高加热效率。

图6为本发明实施例的均衡加热散热的电池箱中电池仓分割层的结构图，图6(a)为电池箱中电池仓分割层的整体结构图，图6(b)为电池箱中电池仓分割层上下两层中任意一层的结构图，图6(c)为电池箱中电池仓分割层的内部结构图，参见图6，所述电池仓分割层6分为上下两层，每一层均为镂空结构，两层之间通过复合材料支撑柱进行支撑，该电池仓分割层6可以对电池箱上下电池进行分隔，起到缓震作用，同时上下两层均布小孔，便于上下两层的热量交换以及有害气体的排出。

一种用于控制上述实施例中电池箱均衡加热散热的控制方法，所述电池箱包括箱体和控制器，所述箱体包括电池组、电池仓、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，所述控制方法为：

所述控制器获取所述温度传感器采集到的任意一个电池单体的温度；

依据所述温度，控制电池箱的工作模式，具体包括

当所述控制器获取到的所述电池组内任意一个电池单体的温度大于或等于60℃时，所述控制器控制所述排气风扇和所述进气风扇进行散热；

当所述控制器获取到的所述电池组内任意两个电池单体的温差大于或等于5℃时，所述控制器控制所述加热板进行加热，具体为：当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度大于或等于45℃时，所述控制器控制所述排气风扇和所述进气风扇进行散热，并控制所述加热板只对温度最低的电池单体进行加热；当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度小于或等于5℃时，所述控制器控制所述加热板对除温度最高的电池单体以外的电池单体进行加热；当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度大于5℃且小于45℃时，所述控制器控制所述加热板只对温度最低的电池单体进行加热；

当所述控制器获取到的所述电池组内任意一个电池单体的温度小于60℃且所述电池组内任意两个电池单体的温差均小于5℃时，所述控制器控制所述排气风扇、所述进气风扇和所述加热板停止工作。

本实施例中的电池箱的控制方法，控制器自动获取和控制温度，能够实现电池箱局部加热、控温，使电池箱均衡加热，提高了电池的温度一致性，并且在寒冷低温的环境下，能够大大提升整个电池系统的性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电池箱，其特征在于，所述电池箱包括箱体和控制器；

所述箱体包括电池组、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，所述电池组包括至少一个电池单体，所述温度传感器设置在所述电池单体上，所述电池组与所述外壳的内壁之间设置有多个所述加热板，所述外壳的一侧设置有所述排气风扇，所述外壳上与设置所述排气风扇的一侧相对的另一侧设置所述进气风扇；

所述控制器与所述电池组、所述加热板、所述排气风扇以及所述进气风扇连接，用于获取所述电池组中每个电池单体的温度和电池箱所处环境的温度，并依据获取到的温度，控制所述加热板进行加热和/或控制所述排气风扇、所述进气风扇进行散热。

2.根据权利要求1所述的一种电池箱，其特征在于，所述箱体还包括多个电池仓，所述电池仓内设置所述电池组，所述电池仓为镂空结构。

3.根据权利要求2所述一种的电池箱，其特征在于，所述外壳包括上壳体、下壳体和四个侧壳体，所述上壳体的内壁与所述电池仓之间设置六个所述加热板，所述下壳体与所述电池仓之间设置六个所述加热板，任意一个所述侧壳体上设置所述排气风扇，与设置所述排气风扇的侧壳体相对的另一侧壳体上设置所述进气风扇，设置所述排气风扇的侧壳体的内壁与所述电池仓之间设置两个加热板，设置所述进气风扇的侧壳体的内壁与所述电池仓之间设置两个加热板，与设置所述排气风扇的侧壳体相邻的两个侧壳体的内壁与电池仓之间均设置三个加热板。

4.根据权利要求2所述的一种电池箱，其特征在于，所述电池仓与所述外壳之间设置多个支撑柱。

5.根据权利要求2所述的一种电池箱，其特征在于，相邻两个所述电池仓之间设置电池仓分割层，所述电池仓分割层为镂空结构。

6.根据权利要求1所述的一种电池箱，其特征在于，所述加热板与所述外壳的内壁之间设置有保温层。

7.根据权利要求1所述的一种电池箱，其特征在于，所述排气风扇为一个，所述进气风扇为五个。

8.一种电池箱的控制方法，其特征在于，所述电池箱包括箱体和控制器，所述箱体包括电池组、电池仓、温度传感器、加热板、排气风扇、进气风扇和外壳，所述控制方法，具体包括：

所述控制器获取所述温度传感器采集到的任意一个电池单体的温度；

依据所述温度，控制电池箱的工作模式。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述温度，控制电池箱的工作模式，具体包括：

当所述控制器获取到的所述电池组内任意一个电池单体的温度大于或等于60℃时，所述控制器控制所述排气风扇和所述进气风扇进行散热；

当所述控制器获取到的所述电池组内任意两个电池单体的温差大于或等于5℃时，所述控制器控制所述加热板进行加热；

当所述控制器获取到的所述电池组内任意一个电池单体的温度小于60℃且所述电池组内任意两个电池单体的温差均小于5℃时，所述控制器控制所述排气风扇、所述进气风扇和所述加热板停止工作。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述当所述控制器获取到的所述电池组内任意两个电池单体的温差大于5℃时，所述控制器控制所述加热板进行加热，具体包括：

当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度大于或等于45℃时，所述控制器控制所述排气风扇和所述进气风扇进行散热，并控制所述加热板只对温度最低的电池单体进行加热；

当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度小于或等于5℃时，所述控制器控制所述加热板对除温度最高的电池单体以外的电池单体进行加热；

当所述控制器获取到的所述电池箱所处环境的温度大于5℃且小于45℃时，所述控制器控制所述加热板只对温度最低的电池单体进行加热。